[发明专利]一种具有梯度孔隙结构与压电性能的骨组织工程支架

说明书

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种具有梯度孔隙结构与压电性能的骨组织工程支架。该骨组织工程支架具有100～500μm梯度分布的孔隙结构，外层使用高浓度聚乳酸溶液制备而成，为支架提供良好的机械性能，100～200μm孔径较小的部位为软骨组织的生长提供空间，300～500μm孔径较大的部位为血管和硬组织的生长提供合适的空间，所制备得的组织工程骨修复支架能很好地保持细胞活性，并且在适当的外界机械力刺激下，可在支架表面产生电荷，促进骨组织的生长及血管的形成。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域。更具体地，涉及一种具有梯度孔隙结构与压电性能的骨组织工程支架。

背景技术

因疾病、各种原因导致的关节软骨损伤是目前临床中常见的疾病，特别是随着全球老龄化程度日益严重，关节软骨疾病显得尤为突出，为病人家庭、社会和国家都带来了巨大的压力。因为在软骨组织中缺乏血管和神经，使得软骨组织的修复与重建显得尤为困难。组织工程技术为软骨组织的修复与重建提供了新的契机。组织工程包含三大要素，细胞、生长因子以及支架。其中支架的作用尤为重要，不仅是生长因子的主要载体，同时也为细胞的生长、分化提供必要的空间，更对新生组织的生长起到决定性的作用。

电疗法常被临床应用于脑深部刺激、治疗帕金森/运动障碍、改善骨骼肌状态、促进伤口愈合、组织修复以及骨折愈合等方面，但是体外实施的电疗法存在效率较低、电流难以穿过皮肤到达目标部位等问题，因此使用内源性的压电生物材料在目标部位直接产生电荷进行治疗成为目前的研究热点。其中，压电效应是指压电体在外力的刺激下产生形变时，其内部会发生电极化，使材料表面电荷发生重排产生电位差，从而在材料表面形成电荷；当撤去外力后，材料又会恢复到不带电状态。压电材料是一类具有压电效应的智能生物材料，相对于传统生物材料，其会响应细胞迁移、身体运动或超声波等外部刺激，产生电信号并传递给周围的细胞及组织，在早期修复阶段，压电效应还可影响细胞的迁移、增殖、分化等过程。如能将压电材料应用于骨组织工程支架中，则可以实现在目标部位直接产生电荷进行治疗的目的。

天然软骨组织由浅表层、中间层、深层和钙化层四部分组成，由上至下的呈现出梯度变化的结构，同时在软骨组织中没有血管、神经等组织存在，因此在软骨组织重建过程中，不需要太大的孔径。研究表明，100μm左右的孔径有利于干细胞向软骨细胞方向分化；而对于底部钙化层来说，则需要300～500μm左右的孔径以便于血管和神经的长入。但是现有技术提供的生物医用材料主要集中研究孔隙率和生物相容性等，并没有对孔隙结构进行进一步的限定，且还没有找到较好的方法制备得到具有梯度分布的孔隙结构。

因此，迫切需要提供一种具有100～500μm梯度分布孔隙结构与压电性能的骨组织工程支架，同时可以很好地保持细胞活性，具有优异的快速成骨和成血管的功能，达到体内电疗的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术没有找到较好的方法促进骨组织生成，缺乏制备得到具有梯度分布孔隙结构骨组织工程支架，体外电疗法效率低的缺陷和不足，提供一种具有100～500μm梯度分布孔隙结构与压电性能的骨组织工程支架，同时可以很好地保持细胞活性，具有优异的快速成骨和成血管的功能，达到体内电疗的效果。

本发明的目的是提供一种具有梯度孔隙结构与压电性能的骨组织工程支架。

本发明另一目的是提供所述骨组织工程支架的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种具有梯度孔隙结构与压电性能的骨组织工程支架，所述骨组织工程支架由聚乳酸、钛酸钡、辅助材料和无菌粉体填料制成，所述钛酸钡的添加量为聚乳酸的1～20wt％，所述辅助材料的添加量为聚乳酸的1～20wt％，所述无菌粉体填料的添加量为聚乳酸的1～20wt％；

其中，所述骨组织工程支架具有100～500μm梯度分布的孔隙结构。